實(shí)驗(yàn)表明，在溫度高于160℃的條件下，通過調(diào)整氣速和催化劑的長度，可以實(shí)現(xiàn)理論氨氮比的脫硝率，在調(diào)查水蒸氣對(duì)脫硝活性的影響時(shí)，脫硝率隨著水蒸氣含量的增加而逐漸下降，在低溫條件下進(jìn)一步下降，最低幅度達(dá)到30%的2~4m/s氣速下的脫硝率與停留時(shí)間的關(guān)系，合并脫硝反應(yīng)活化為22.7kJ/mol，典型的氣體外表面擴(kuò)散控制

隨著我國對(duì)大氣污染物排放控制的逐步深化和嚴(yán)格，燃燒煙氣脫硝逐漸從電力行業(yè)轉(zhuǎn)移到非電力行業(yè)[1-3]。中國大量工業(yè)燃燒煙具有排放溫度低、量大面廣、煙氣條件復(fù)雜等特點(diǎn)，對(duì)催化劑和脫硝技術(shù)提出了新的要求[4-6]。

以我國現(xiàn)有鋼鐵行業(yè)為例，其中焦化、燒結(jié)煙氣中NOx排放量占整個(gè)行業(yè)的50%以上，而且煙氣排放溫度低于300℃，難以采用傳統(tǒng)中溫脫硝催化劑[7-9]。

2021年開始鋼鐵行業(yè)超低排放改造，NOx排放值低于100mg/m3，重點(diǎn)區(qū)域低于50mg/m3，對(duì)中低溫?zé)煔饷撓醮呋瘎┑膽?yīng)用技術(shù)提出了新的要求[10-12]。

國內(nèi)開展中低溫?zé)煔饷撓醮呋瘎┭芯繄?bào)道較多，主要復(fù)蓋錳系催化劑、釩系催化劑和活性焦催化劑系統(tǒng)[13-16]。錳系催化劑在100~300℃的脫硝率超過90%，受到很多研究者的追蹤和報(bào)道[17-19]。

但錳系催化劑在應(yīng)用過程中容易被煙中的SOx毒化，生成硫酸錳等物質(zhì)導(dǎo)致催化劑永久失活，水蒸氣的存在加快了該反應(yīng)[20-21]。因此，目前錳催化劑的工業(yè)應(yīng)用報(bào)道極少�；钚越沟蜏孛摿蛎撓醮呋瘎┳畛跤扇毡救�井公司完成中試和示范，在120~160℃范圍內(nèi)，利用活性焦對(duì)SOx的氧化吸附和對(duì)NOx的NH3催化恢復(fù)作用，在移動(dòng)床上實(shí)現(xiàn)煙霧脫硫脫硝和活性焦的再生循環(huán)技術(shù)[22]。

目前，該一體化技術(shù)在焦化和燒結(jié)煙的管理中占有很大的市場份額，但投資成本高，操作困難，存在活性焦磨損率大的問題，在應(yīng)用推廣中受到成本制約。

釩系中低溫催化劑源于中溫催化劑配方，通過調(diào)整釩的含量和添加低溫活性助劑，在150~300℃表現(xiàn)出優(yōu)良的脫硝活性[23-28]，Shell公司的粒狀催化劑和國內(nèi)現(xiàn)在生產(chǎn)的蜂窩狀催化劑都屬于該系列。

而且此前國內(nèi)外關(guān)于脫硝動(dòng)力學(xué)的研究主要關(guān)注中溫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)行為，采用經(jīng)驗(yàn)法和機(jī)理模型發(fā)現(xiàn)中溫時(shí)NO反應(yīng)速率取決于各反應(yīng)氣體濃度，氨氣反應(yīng)級(jí)數(shù)一般為零，氧氣高于1%時(shí)其反應(yīng)級(jí)數(shù)也為零，NO的反應(yīng)級(jí)數(shù)略為零[29-30]，但對(duì)于低溫蜂窩體脫硝反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究較少。

中國科學(xué)院過程工程研究所開發(fā)的低溫脫硝催化劑在安徽威達(dá)(威達(dá)藍(lán)海)實(shí)現(xiàn)了催化劑的產(chǎn)業(yè)化，取得了近40臺(tái)焦?fàn)t與燒結(jié)機(jī)煙氣脫硝應(yīng)用成果，該催化劑在近兩年的使用業(yè)績中，表現(xiàn)出了良好的活性與穩(wěn)定性。

為了進(jìn)一步明確低溫催化劑的應(yīng)用特性，本文對(duì)蜂窩催化劑在不同煙氣條件下的脫硝活性進(jìn)行系統(tǒng)考察，確定該中低溫脫硝催化劑的適用區(qū)間和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，為低溫條件下的工業(yè)應(yīng)用提供重要的數(shù)據(jù)支持。

1實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1催化劑的制備

催化劑以V2O5為活性成分，以工業(yè)偏鈦酸為鈦源，添加鎢鉬氧化物作為助劑，通過混煉、擠壓成型、烘烤得到相應(yīng)的工業(yè)蜂窩催化劑。

1.3催化劑的表征

X射線衍射器(XRD)采用荷蘭PANalytical公司的Empyrean型X射線衍射器，采用Cu靶Kα射線，電壓電流分別為40kV、40mA，掃描范圍為5°~90°，步長為0.1(°)/步，掃描時(shí)間為1s。

氮吸附器采用Micromeritics(ASAP2021HD88型比表面全自動(dòng)物理吸附器，測量吸附和脫附氣體的量，根據(jù)計(jì)算模型獲得固體的比表面、孔容、孔徑等相關(guān)信息。